黄铁矿 磁铁矿 砷黄铁矿 细磨硅铁 方铅矿 5.0 5.0 6.0 6.9 7.5 2.5 2.5 2.8 3.1 3.3 6.0~6.5 5.5~6.5 5.5~6.0 7.0 2.5~.75 4. 指导有兴趣的学生探讨采用非浮沉法确定粒群密度组成的可能途径。
（四）异类粒群悬浮分层的规律研究
一、目的意义
观察和研究异类粒群在上升水流中的悬浮分层现象和规律。验证异类粒群悬浮分层的临界水速公式，加深对干扰沉降基本规律的理解。 二、基本原理
异类粒群的悬浮分层有两种观点：即里亚申科的相对密度悬浮分层学说和与张荣曾等提出的重介质分层学说。
前者认为粒群所构成的悬浮体在密度方面具有与均质介质相同的性质，当两种悬浮体彼此混合时，与两种密度不同的均质介质混合一样，在上升水流作用下，始终是密度高的悬浮体集中于下层，密度低的悬浮体集中与上层。
第二种观点则认为粒度比小于自由沉降比的异类粒群悬浮分层，遵循动力平衡原理，即在上升水流作用下，是按干扰沉降速度分层的，干扰沉降速度大者在下层，干扰沉降速度小者在上层。而粒度比大于自由沉降等沉比的粒群分层过程是按重介质作用分层的。即较轻颗粒的浮沉取决于重颗粒与水所组成的悬浮液的物理密度。若轻颗粒的密度小于重颗粒与水组成的悬浮液的密度，则轻颗粒在上层，否则在下层，若两者密度相等，则混杂。
实验过程的有关公式如下：
，克/厘米3
固体容积浓度，管内断面流速为：
，厘米/秒
11
临界水速：
里亚申科公式：，厘米/秒；
张荣曾公式：，厘米/秒；
，厘米/秒；
其中：v01、 v02为煤及石英在水中的自由沉降末速，厘米/秒；?1?2分别为煤粒及石英颗粒的密度，克/厘米3；n为颗粒形状修正指数，近似取3.5；?为水的密度，取1克/厘米3。三、仪器设备与材料
1. 1. 直径为56毫米、长度1.5米有机玻璃干扰沉降管1套； 2. 2. 秒表、钢卷尺、天平、500毫升量筒各1个； 3. 3. 0.25！0.3毫米石英沙（密度2.65克/厘米3）200克；
4. 4. 密度1.35~1.4克/厘米3煤，其中2~2.5毫米40克，粒度0.5~0.6毫米30克。 5. 5. 0.01~0.02%的水玻璃溶液。 四、实验步骤与操作技术
1. 粒度为0.25~0.3毫米的石英沙50克和0.5~0.6毫米的煤30克，均匀混合后加入沉降管，颗粒全部
沉积后，缓缓开大阀门，使物料悬浮，由小到大改变水速，观察、记录、分析分层现象；
2. 将上述物料倒出，然后加入0.25~0.3毫米的石英沙150克、2~2.5毫米煤粒40克混匀后加入沉奖管。待颗粒全部沉积后缓慢开水阀，观察、记录分层现象。水速较小时，煤粒在上层，但水速继续增大时，分层想象消失；进一步增大水速，煤粒反而处于下层。分层现象消失的水速即为临界水速??临，用秒表及量筒测 定临界水速，并在临界水速左右改变水速4次。每一水速稳定后， 测定流量Q，记录分层情况并测定悬浮高度h1、h2，计算此时的上升水速??
及悬浮体的密度?悬1、?悬2。
沉
降管
五、实验数据处理与实验报告
1. 将实验数据及现象记录于下表； 上上序号 升升水水
试样名称 试悬浮样高度 重悬浮体密度 分层现象 12
流 ??2. 根据异类粒群速 量 （粒度比大于自由沉降比）在上升水流中的悬浮分层结果。计算对应于每一水速的?悬1、?悬2，以及?悬2与?1之间的关系，并进行分析。 2. 根据异类粒群（粒度比大于自由沉降比）在上升水流中的悬浮分层结果。计算对应于每一水速的?1、?悬悬2，以及?悬2与?1之间的关系，并进行分析。 3. 根据实验条件，计算临界水速理论值，并与实际比较并分析。 4. 编写实验报告。 六、思考题 1. 研究沉降理论有何实际意义？举例说明沉降分离技术的应用。 2. 何谓干扰沉降？何谓自由沉降？ 3. 离心沉降与重力沉降有何不
13
同？举例说明离心沉降规律的实际应用。？ 教学讨论：举 例1. 实验过程应加强学生对说等沉比概念的理解？让学生明注意流体介质中按密度分选离过程中粒度的影响或按粒度分级过程中密度的影响。心 沉2. 引导有兴趣的同学探讨降沉积法进行粉体粒度分析的原理与装置，规分析影响分析精度的因素。律 （五）细粒物料螺旋分的实际选试验 一、应 一、 目的 用了解螺旋分选机的结构和工作原理，。 观察物料在螺旋分选机中的运动状态与分离过程。了解螺旋分选试验的基本操作过程，了解影响螺旋分选的主要因素。 二、 二、 基本原理 螺旋分选过程主要涉及水流在螺旋槽面上的运动规律、物料颗粒在螺旋槽面上的运动规律及颗粒在运动过程的综合受力规律。 在螺旋槽面的不同半径处，水层的厚度和平均流速不同。愈向外缘水层越厚、流速愈快。给入的水量增大，湿周向往扩展，但对靠近内缘的流动特性影响不大。随着流速的变化，水流在螺旋槽内表现为两种流态，即靠近内缘的层流和外缘的紊流。
14
在流动过程中，水流具有两种不同方向的循环运动。其一是沿螺旋槽纵向的回转运动；其二是在螺旋槽内外缘之间的横向循环运动。两种流动的综合效应使上下水层的流动轨迹不同。 由于横向循环运动的存在，在槽内圈水流表现有上升的分速度，而在外圈则具有下降的分速度。 颗粒在槽面上的运动同时受重力、惯性离心力、水流的推动力及摩擦力的作用。 水流的动压力推动颗粒沿槽的纵向运动，并在运动中发生分散和分层。由于水流速度沿深度的分布差异，悬浮于上层的细泥及分层后较轻的颗粒具有很大的纵向运动速度，因而也就具有很大的离心加速度。而位于下层的重颗粒沿纵向运动的分速度较小，相应的离心加速度也较小。由于上述差异而导致物料颗粒在螺旋槽的横向分层（分带）。 重力的方向始终垂直向下。由于螺旋槽的空间倾斜，故重力分布除了推动颗粒沿纵向移动外，也促使颗粒向槽的内缘运动。颗粒的惯性离心力方向与其回转半径相一致，并大致与所处位置的螺旋线的曲率半径重合。 直接与槽底接触的颗粒其所受的摩擦力更加明显。位于上层的颗粒受水介质的润滑作用摩擦力较小。微细颗粒呈悬浮态运动，不在有固体边界的摩擦
15